Стенд для испытания механических передач

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для испытания механических передач при электрическом способе нагружения с рекуперацией энергии торможения в питающую сеть.Целью изобретения является снижение металлоемкости и энергоемкости стенда путем исключения необходимости применения согласующего редуктора и одной электрической машины при исПытании как высокоскоростных, так и низкоскоростных передач.На чертеже изображена общая схема 15 стенда.Стенд содержит приводной асинхронный двигатель 1 с коротко замкнутым ротором, кинематически соединяе О мый с ведущим валом испытуемой передачи 2, с ведомым валом которой кинематически соединяются датчик 3 момента и нагружающая асинхронная машина 4 с фаэным ротором. 25Приводной двигатель 1 подключен к сети 5 переменного тока через преобразователь 6 частоты. Обмотка нагружающей машины 4 подключена к сети 5 переменного тока через блок 7 синх рониэации, а ее обмотка ротора через дополнительный преобразователь 8 частоты.Схема управления стендом, кроме укаэанного датчика 3 момента, включает в себя кинематически соединенный с валом нагружающей машины 4 датчик 9 частоты вращения, блок 10 задания частоты вращения, блок 11 задания момента, первый 12 и второй 13 10 частотомеры и основное 14 и ечетыре дополнительных 15-18 суммирующих устройств. Входы основного суммирующего устройства 14 подключены к выходам датчика 3 момента и блока 11 задания момента, входы первого дополнительного суммирующего устройства 15 подключены к выходам первого частотомера 12, измеряющего частоту сети 5,-и датчика 9 частоты вращения, входы второго дополнительного суммиру 50 ющего устройства 16 подключены к выходам датчика 9 частоты вращения и блока 10 задания частоты вращения, входы третьего дополнительного суммирующего устройства 17 подключены к55 выходам основного 14 и второго 16 дополнительного суммирующих устройств, Выходы третьего дополнительного сум и = и (1-8) = (1 - Б) (1)601 ьо Р где и - частота вращения магнитного1 ополя приводного двигателя 1;Р - число пар полюсов магнитного поля двигателя 1;Б - скольжение двигателя 1.Нагружающий тормозной момент создается нагружающей машиной 4, используемой в режиме синхронного генератора, работающего параллельно с сетью 5, для чего обмотка ее ротора питается от дополнительного преобразователя 8 частоты.Частота вращения поля обмотки статора и нагружающей машины 4 опредеооляется числом ее пар полюсов Р и частотой сети 5 Г .(2) и о+= 601 /Р,Частота вращения поля, создаваемого обмоткой ротора нагружающей машины 4, по отношению к ее ротору и ое определяется частотой выходного дополнительного преобразователя 8 частоты по= 601/Р(3) Направление вращения этого поля зависит от фазировки подключения дополнительного преобразователя 8 частоты к обмотке ротора нагружающей машины 4. Взаимодействие полей статора и ротора нагружающей машины 4 создает на ее валу синхронный момент М, при этом поля друг по отношению мирующего устройства 17 подключены к управляющему входу преобразователя 6 частоты, выход первого дополнительного суммирующего устройства 15 подключен к первому входу четвертого дополнительного суммирующего устройства 18, второй вход которого через второй частотомер 13 подключен к силовому выходу дополнительного преобразователя 8 частоты, и выход четвертого дополнительного суммирующего устройства 18 подключен к управляющему входу этого преобразователя.Устройство работает следующим образом.Вращающий момент создается приводным двигателем 1, частота вращения которого и определяется частотой Г выходного напряжения преобра 6зователя 6 частоты:14905 к другу неподвижны и частота ь,ащения ее ротора и 4 равна в зависимостиот фазировки подключения дополнительного преобразователя 8 частоты суммеили разности частот вращения полей и = и + и = (Е + Г ) . (4) 60 4 = о 4 - оа р Х - а(5) где Е - фазная ЭДС, наводимая полемротора нагружающей машины 4и ее обмотке статора;- фазное напряжение сети 5;ы 4 - угловая скорость вращения ротора машины 4,40Х- синхронное сопротивление машины 4.Величина момента Мразвиваемого приводным двигателем 1, определяется его скольжением 45 Знак "+" в выражении (4) соответствует случаю, когда поле ротора вращается по отношению к ротору в направлении, противоположном вращению ротора; знак- соответствует случаю, когда поле ротора вращается в ту же сторону, что и ротор. Таким образом, имеется возможность испытывать передачи 2 с частотой вращения выходного вала как больше синхронной частоты поля нагружающей машины 4, так и меньше этой частоты, причем без согласующего редуктора, так как нужное значение частоты вращения ее ротора и 4 можно обеспечить, установив соответствующую величину частоты г , 25 дополнительным преобразователем 8 частоты.Величина момента М , создаваемого нагружающей машиной 4, зависит от угла сдвига в пространстве 0 поля ее ротора по отношению к полю статора:У, = К(и - и ) = Кади (8,через третье дополнительное суммирующее устройство 17 подается на управляющий вход преобразователя 6, обеспечивая рост его частоты Г дс заданного значения (здесь К- коэффициент передачи суммирующего устройства 1 Ь) .После разгона стенда до заданной частоты вращения подключается к сети 5 дополнительный преобразователь 8. В соответствии с выражением (4) его частота Г при испытании нысокоскоростных передач 2 должна быть- Ршь 60 5(9) поэтому изменение частоты Г выходного напряжения преобразователя 6 в соответствии с соотношениями (1) и (6) приводит к изменению скольжения и вращающего момента приводного двигателя 2.Пуск стенда производится на холостом ходу при вьпсодных напряжениях с датчика 3 момента 1)з и блока 11 за- даниФ момента 11, равных нулю, подключением к сети 5 преобразователя Ь частоты и подъемом выходного напряжения блока 1 О задания частоты вращения У. При разгоне стенда появляется напряжение на ныходе датчика 9 частоты вращения УЗ, и выходное напряжение второго дополнительного суммирующего устройства 16, пропорциональное разности заданной и и дей 3ствительной и а частот вращения выходного вала испытуемой передачи 2, 2 М 1 кр(6)В кргде М - критический (максимальныйкРмомент приводного двигателя );50Б - критическое скольжение, сокРотнетствующее моменту М.Так как ротор приводного двигателя 1 через кинематическую цепь стенда жестко связан с ротором нагрузочной машины 4, частота его вращения и жестко определена частотами се 1ти 5 - Ги дополнительного преоб а при испытании низкоскоростных передач Р 4 и 4Г = й860. Сигнал, задающий эту частоту, формируется на выходе первого дополнительного суммирующего устройства 15: на один из его входов подается напряжение, пропорциональное частоте сети 5 - Г, с выхода первого частотомера 12, на другой - напряжение, пропорциональное частоте вращенияротора нагружающий машины 4, от датчика 9 частоты вращения. На чертеже показан вариант подключения входов первого дополнительного суммирующего5 устройства 15 для реализации соотношения (10). При испытании передач 2 с частотой вращения выходного вала больше частоты вращения поля статора нагружающей машины 4 входные сигналы первого дополнительного суммирующего устройства 15 необходимо переключить, т.е. не вычитающий вход подать напряжение от первого частотомера 12, на суммирующий - от датчика 9 частоты вращения. Второй частотомер 13 и четвертое дополнительное суммирующее устройство 18 образуют контур обратной связи; напряжение на выходе четвертого дополнительного суммирующего устройства 18, управляющее дополнительным преобразователем 8, пропорционально разности заданного значения частоты Г, определяемого выражениями (9,10) й ее фактического зна чения, изм"ряемого вторым частотомером 13.При выполнении условий (9, 10) частота ЗДС, наводимой полем ротора нагружающей :яшины 4 в обмотке ее статора, будет б изка к частоте сети 5 и становится возможной синхронизация машины с сетью 5. Синхронизацию машины 4 и включение ее на параллельную работу с сетью 5 осуществляют при помощи блока .7 синхронизации, включаю 35 щего в себя стандартный комплект аппаратуры для синхронизации.Нагружающий момент задается выходным напряжением блока 11 задания мо 40 мента, при этом выходное напряжение основного суммирующего устройства 14 пропорционально разности заданного М з и действительного Ммоментов (последний измеряется датчиком 3 момента)(М - М) = К дМ (11)Выходное напряжение третьего дополнительного суммирующего устройства 17 при этом будетУ =Б +Ц =К оп+К ЬМ (12)Ь НПод действием возросшего Б, возрастают частота Гпреобразователя 6 и частота вращения магнитного поля приводного двигателя 1, а так как частота вращения его ротора, задаваемая нагружающей машиной 4, неизменная,возрастает скольжение Я приводного двигателя 1 и в соответствии с (6) его момент М,. Это вызывает увеличение угла О нагрузочной машиныувеличение мощности, отдаваемой ею в сеть, и ее тормозного момента Мформула изобретения Стенд для испытания механических передач, содержащий приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, связываюший его с сетью переменного тока преобразователь частоты, нагружающую асинхронную машину с фазньй ротором, предназначенный для кинематического соединения с ведомым валом испытуемой передачи датчик момента, подключенное к последнему первым входом суммирующее устройство и связанный с его вторым входом блок задания момента, о т л н чающи. ся тем, ч", с целью снижения меаллоемко" з н г нсргосмкости, он снабжен б,: ком синхрониэяции, связывающим сез ь переменного тока с обмоткой статора нагружающей машины, кинематически соединенным с валом последней датчикомчастоты вращения, дополнительным преобразователем частоты, связывающим сеть переменного тока с обмоткой ротора нагружающей машины, частотомерами, первый из которых подключен к сети переменного тока, второй - к обмотке ротора нагружающей машины, блоком задания частоты вращения и четырьмя дополнительными суммирующими устройствами, входы первого из которых подключены к первому частотомеру и датчику частоты вращения, входы второго - к последнему и блоку заданйя частоты вращения, входы третьего - к выходам основного и второго дополннтельного суммирующих устройств, входы четвертого - к выходу первого дополнительного суммирующего устройства и к второму частотомеру, выходы третьего и четвертого дополнительных суммирующих устройств подключены соответственно к основному и дополнительному преобразователям частоты, а приводной двигатель и нагружающая машина предназначены для кинематического соединения с валами испытуемойпередачи.